分享到:

基于有限元ANSYS的拱坝体形优化

拱坝的体形对坝体的安全、造价和施工等都有着重要的影响。拱坝的安全可靠性是依靠坝体混凝土的强度和两岸拱座岩体的强度和稳定性来保证的。在拱坝体形设计中,一方面需要充分发挥混凝土抗压强度高的优势,以尽量减少拉应力,使坝体承受较为均匀的压应力,把荷载传递至两岸坝基;另一方面要重视两岸拱座的抗滑稳定和岩体变形,使两岸坝肩的推力尽量转向山体内。拱坝体形设计要考虑的三个基本要素是:坝体应力、拱座稳定和工程造价。拱坝体形优化就是在给定的地形、地质以及荷载作用条件下,利用数学规划的方法,寻找经济合理的体形。随着我国高拱坝建设的发展,体形优化设计更加受到重视,拱坝的设计经验也表明,体形设计是拱坝设计中的两个关键性问题之一。随着工程实践经验的积累和设计水平的不断提高,拱坝的体形逐渐由单心圆拱,多心圆拱发展成为变曲率变厚度的抛物线拱、双曲线、对数螺旋线拱等。而抛物线拱曲率变化连续,既有三心圆拱的优点,又避免了曲率突变的缺点,同时制约拱坝体形的几何参数少  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北农林科技大学
西北农林科技大学

基于有限元法的双曲拱坝体形优化设计

拱坝体形优化就是在给定的地形、地质以及荷载条件下,利用数学规划方法,寻找最合理的体形。国外这方面的研究始于20世纪60年代末期,我国起步晚些,从20世纪70年代末期开始,重点研究基于拱梁分载法的拱坝优化设计方法,经过20多年的努力,我国在拱坝优化领域的理论研究已经处于国际领先地位。随着研究的深入,拱梁分载法的缺点也愈加明显,为解决其不足,国内外不少学者在拱坝优化方面做了很多工作,其中包括用有限单元法编制各种计算程序用以改进优化计算方法,但是大多较难应用于实际工程。本文研究的目的是丰富、改善拱坝优化设计体系,减少拱坝优化设计频繁复杂的工作,实现计算机智能化和自动化,使拱坝优化设计能够缩短设计周期、提高设计质量和设计水平,从而取得显著的经济效益和社会效益。本文的混凝土双曲拱坝优化设计主要是针对工程应用研究,即给定拱坝线型通过调整设计变量进行优化设计,采用有限单元法对拱坝进行结构计算,解决了拱坝模型不同参数的全自动计算问题,提高了拱坝...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北农林科技大学
西北农林科技大学

基于有限单元法的高拱坝体形优化设计

高拱坝体形设计是关系到大坝安全和经济的关键技术问题。高拱坝设计对地质条件的适应性要求越来越高,优化设计时要考虑到复杂地质条件的影响,最好采用已被工程界普遍接受的有限单元法等现代计算方法。这对以多拱梁法为主的拱坝优化设计体系提出了新的挑战,除了需要解决不同条件、不同拱坝参数的全自动计算问题,还需要解决由于结构计算的时间增加所带来的优化计算的可行性和效率问题。本文的主要工作有:首先对国内外拱坝优化设计及其相关领域研究现状进行了总结,详细介绍了高拱坝优化设计的数学模型和优化方法。提出了基于有限单元法的高拱坝优化设计的基本体系。然后基于线弹性有限元计算理论和数值方法,利用大型有限元软件ANSYS的参数化语言APDL编制程序,实现了拱坝参数化几何模型和有限元模型的自动建立;施加温度荷载作稳定温度场分析,然后施加自重,水压力,泥沙压力和温度场分析结果文件进行耦合分析求解;同时利用优化模块,对水平拱圈拱轴线分别为抛物线、椭圆线和对数螺旋线三种...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安理工大学
西安理工大学

基于有限元的拱坝体形优化设计

拱坝是一种比较优越的坝型,近年来世界上,尤其是我国着重建设各种体形的拱坝,开展拱坝的优化研究就变得更具有现实意义。本课题根据混凝土拱坝的几何特征和设计要求确定优化设计变量、约束条件和目标函数,提出基于ANSYS软件的参数化设计语言(APDL)来编制程序,以实现混凝土拱坝的有限元体形优化设计。通常拱坝体形是由拱冠梁断面和拱圈剖面决定的,拱坝的拱冠梁断面和水平拱圈均可用一些特征量来描述,确定了这些特征量也就确定了拱坝的体形,在拱坝的优化设计中,可以把这些特征参数作为优化分析中的设计变量。在有限元程序中首先根据这些设计变量和一些已知参数建立坝体和相应地基的有限元模型,并把坝体体积作为目标函数,在优化分析中调用ANSYS软件的优化模块进行优化计算,这样就以拱坝的三维有限元模型为基础,根据几何、应力和稳定约束条件不断对设计变量进行调整计算,直到坝体体积最后收敛于某一极小值,此时这一目标函数所对应的设计变量即为最优解,从而实现混凝土拱坝的体...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安理工大学
西安理工大学

某拱坝体形优化及坝体应力三维有限元分析

随着科技的发展,拱坝在水利水电建设中已成为一种越来越重要的坝型,在水利水电建设中占有非常突出的地位,它以结构合理、体型优美、安全性高、经济性优越而被国内外广泛采用。但由于拱坝自身特殊的空间壳体结构,其几何形状和边界条件都很复杂,应力状态也比较复杂,用手工计算时耗时长,误差大,且难以找到安全性高、经济性均较优越的拱坝体形。因此,探索拱坝体形优化设计的方法及坝体应力有限元分析方法,对拱坝的工程设计和施工都具有举足轻重的作用。目前,用于拱坝的应力分析方法主要有拱梁分载法和有限元法。拱梁分载法计算数据相对减少,计算速度较快,计算成果较直观,便于用于坝体体形优化设计。有限元法理论上比拱梁分载法完善和先进,是相对精确的一种方法,计算功能也远比结构力学方法强,它可以处理拱梁分载法许多难以处理的问题,可以考虑大孔口、复杂基础、重力墩等不规则外形等。本文主要工作为:在查阅大量国内外资料的基础上,对拱坝的发展状况、应力分析方法、拱梁分载法及有限元分...  (本文共88页) 本文目录 | 阅读全文>>

昆明理工大学
昆明理工大学

基于等效应力的拱坝统一二次曲线体形优化研究

由于我国对电能的需求越来越大,兴建水电工程无疑是缓和电能需求的有效方法。在众多的坝型中,拱坝以其独特的优势,正越来越受到设计工作人员的偏爱。拱坝承受的荷载通过拱梁作用传到两岸和坝底基岩,坝体主要依靠拱形推力结构来满足自身的强度要求和主要依靠两岸岩体来维持稳定,其最显著的优势有两个:一是相对其它坝型,拱坝所需建筑材料较少;二是拱坝的超载能力强。拱圈由复杂到简单的线型依次为:混合曲线→统一二次曲线→双曲线或椭圆→抛物线或三心圆→双心圆→单心圆。目前,用于拱坝体形优化的应力计算方法主要有拱梁分载法和有限元法。有限单元法的计算功能远比结构力学方法强,运用有限元可以考虑大孔口、复杂基础、重力墩、不规则外形等多种因素的影响,可以进行仿真计算,且其计算精度高于结构力学法,由于计算软件的日趋完善,用有限元法计算已成为一种设计趋势。但是在用三维弹性有限元法计算拱坝应力时,近基础部位存在着显著的应力集中现象,往往拉应力大大超过混凝土的抗拉强度。而实...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>